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再议回收火箭比组合动力更靠谱[原创]
送交者: fafos[布衣] 于 2016-08-12 19:33 已读 550 次  

fafos的个人频道

前两天发了个帖子说回收火箭比组合动力更靠谱,原帖地址
http://site.6park.com/military/index.php?app=forum&act=threadview&tid=14742234

有很多朋友跟贴罗列了一大堆组合动力的优点,最后证明组合动力比回收火箭好。
那么明天中国要说要搞一个太空电梯发射卫星,修个300公里高的电梯,把卫星放里面,蹭一下把卫星送上去再蹭一下回来,想放多少卫星放多少卫星,刮风下雨都能放,一小时只耗一度电。你说这个牛逼不牛逼,要不要搞个太空电梯?比什么回收火箭什么组合动力不知道高到哪里去了!
只要脑子没进水的都知道在现在的技术条件下肯定这没法搞这么个太空电梯,同理,你要是觉得组合动力各种好各种牛逼,你得有点常识知道这玩意是怎么回事,到底能不能造出来,靠不靠谱。
所以我帖子的主题是《回收火箭比组合动力更靠谱》,而不是《回收火箭比组合动力更牛逼》!

接着再来讲讲组合动力,组合动力说白了就是弄一个飞机把卫星装肚子里送上去再飞回来,主要目的是降低商业成本。你要是说什么全球打击,太空滞留待命那是空天飞机干的活。空天飞机其实也是组合动力,但区别在于载荷不同,根据任务运行高度也不同,也不用太考虑发射成本,空天飞机美国差不多搞出来了,但你看看那尺寸能装的下卫星么。我们主要讨论的是用于商业目的的组合动力飞机。

基于发动机的原理,组合动力飞机要是想直接飞上太空必须用到三种发动机。

第一种是涡轮发动机,就是我们现在坐的客机的发动机,通过这种发动机到达2万米高度,2马赫速度。之前有跟贴说组合动力一大好处是不需要带氧化剂直接上太空,那明天你坐个波音737上太空试试。为什么升限在2万米?不是不想再飞高点,是因为2万米以上氧气就非常稀薄了,涡轮发动机无法工作。所以常识很重要!

那2万米以后怎么办?就要说到第二种发动机冲压发动机,目前冲压发动机的启动速度大约在2马赫左右,极限在6马赫左右。通过冲压发动机把飞机送到100公里的高度,也就是大气层和太空的分界点。

第三种发动机就是传统的火箭发动机,在突破大气层后必须使用火箭动力(要自带氧化剂啊!)把飞机飞到300公里高的卫星轨道上。

其实组合动力并不是新概念,几十年前就开始在研究。可是前两种发动机技术实在太难实现,最后一拍脑袋直接上第三种发动机啊!火箭+飞机那是什么?那不就是航天飞机么!所以航天飞机本来就是一种组合动力。

下面说说组合动力为什么不靠谱,或者难点在哪。上个帖子我提到组合动力起飞重量参考长7的重量粗算约600吨,和地球上最大的运输机安-225 起飞重量差不多。有朋友提出长7除去一级动力剩下的二三级大约200吨,这和安-225最大载重250吨的数据是吻合的,请注意最大起飞重量和最大载重的区别。
考虑到飞机要在大气层中起降和飞行,其气动外形必然不可能和航天飞机一样大肚子小翅膀,而是必须要和正常飞机一样。我们且不说人类目前的能力无法把这么大的飞机飞到2马赫,即使真飞到了2马赫,飞机也差不多可以解体了。更别说之后的6马赫。
再假设我们又依次解决了气动问题,结构强度问题,飞机不解体了可是飞出大气层后还要被火箭推着飞200公里,能推着安-225飞200公里的火箭得多大?没有概念的朋友可以搜一下安-225背着航天飞机的照片。那么大的飞机还不如直接火箭发射一步到位,那tm不又成了航天飞机了么!所以组合动力还不能设计成一台飞机,必须是2-3台飞机的组合,一级一级放飞。

再科普一下中国现在刚搞出来的运20,最大载重差不多65吨,和安-225差了3架C-17。中国要搞成组合动力,解决的是发动机,气动设计,材料工程等等各方面的问题,看清楚是解决而不是追赶,也就是说要在这些领域都要有理论突破和创新,不是我悲观,按中国目前的技术和发展速度来看,我们有生之年都不可能看到动力组合的商业化使用。当然,组合动力或者飞机直飞上太空一直是人类的梦想也是太空技术发展的方向,说不定一百年后人类的技术就可以直上太空了,也说不定那时候什么太空电梯也不是天方夜谭了。

记得十年前美帝的V-22几乎每个月都要摔几架,当时甚至有人说倾转旋翼机是另类,不是发展方向,可是看今天V-22已经成熟到成为美军两栖战的主力,更有可能淘汰所有重型直升机。毕竟美帝目前代表着人类最先进的科技水平,SpaceX 其实一大半都是NASA的东西,不出十年回收火箭就会成熟并投入到商业发射中去,相比之下回收火箭是不是更靠谱的多?

另外回答几个跟贴中的问题,

1。 为什么不用降落伞回收火箭。
降落伞回收的缺点有这几个,一是降落过程和降落地点不可控,如果刮个风把火箭吹到海里或者城市里基本也就不用回收了。 二是降落伞着陆的时候冲击力特别大,即使运气好是垂直着陆的,但是冲击力对内部结构会造成损伤,后期检查维修的成本太高。大多数情况直接歪着掉下来,砸坏了修好和造个新的也没啥区别了。
如果你能解决姿态控制,再通过反推抵消冲击力,那再加个降落伞就没意义了,毕竟降落伞以及配套的部件也是不小的载荷。

2。重型火箭如何回收。
苏联暴风雪号航天飞机的主火箭够大够重型吧,那个是可以回收的。苏联人采用的是降落伞+姿态控制+反推,可惜苏联解体后我们无法看到这个技术是否可行。但原理都是一样的,万变不离其宗。

3。X火箭小,不堪大用。
拜托,别人测试的是回收技术,不是发射载重。如果回收技术成熟了大火箭照样能用。

4。燃料成本极高,不可能才20万美金。
燃料成本和箭体发动机成本完全不能比好么!那是数量级的差距!火箭燃料成分不是什么保密的东西,你google一下就能算出燃料成本。就算SpaceX燃料费20万虚报,乘以10按200万美金算,和箭体发动机的5000万美金比差了多少倍?!
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